奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结性能试验及有限元分析

通过11组33个奥氏体不锈钢筋混凝土中心拉拔试验,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固长度、混凝土强度及配箍率对试件破坏现象、黏结应力-滑移曲线、极限黏结强度的影响,并与1组3个普通碳素钢筋混凝土试件、1组3个铁素体不锈钢筋混凝土试件进行对比,分析3种类型钢筋与混凝土黏结性能的差异。基于试验数据,统计回归出奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结强度的计算公式。运用ABAQUS有限元分析软件,对不同锚固长度拔出试件进行非线性有限元模拟分析,并将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:奥氏体不锈钢筋与混凝土的极限黏结强度要略低于普通碳素钢筋,但略好于铁素体不锈钢筋;荷载-位移曲线和极限荷载值与试验所得结果吻合较好。     

高强钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的试验研究

通过54个立方体中心拉拔、6个立方体偏心拉拔、6个棱柱体中心拉拔、6个板式中心拉拔共计72个拉拔试件,研究高强钢筋与活性粉末混凝土(RPC)的黏结性能,包括极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应的自由端滑移量与荷载-滑移全曲线等。探讨钢筋埋长、保护层厚度、钢筋直径、活性粉末混凝土强度变化、钢纤维掺率等因素对黏结性能的影响规律。研究表明:①钢筋埋长增加,极限拉拔荷载与自由端初始滑移荷载增加,极限黏结应力与峰值荷载对应滑移量减小;埋长从3d增加到4d,荷载过峰值后下降变快,然后荷载又逐渐上升;埋长增加到5d、6d时,钢筋被拔断。②保护层厚度增加,极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应滑移量均增加,曲线下降段变缓。③RPC强度增加,极限黏结应力与初始滑移荷载增加,荷载过峰值后下降变快,在最高强度H3型RPC试件中,荷载下降后又上升,钢筋拔出过程变快。④钢筋直径、钢纤维掺率增加,曲线下降段变缓。⑤高强钢筋与RPC黏结性能良好。在试验的基础上确定试验测定黏结强度的合理埋长,建立计算临界锚固长度的公式,拟合极限黏结应力与保护层厚度、相对埋长之间的关系式。     

重复荷载作用下钢筋混凝土锚固端黏结性能试验研究

通过对23个钢筋混凝土试件的静载和重复荷载作用下拔出试验,研究了重复荷载作用下钢筋峰值应变和残余应变、自由端和加载端滑移发展特征,得到了重复荷载作用下黏结应力-滑移滞回曲线变化规律。运用试验测定的钢筋应变,计算了静载和重复荷载作用下锚固端黏结应力分布曲线,总结了重复荷载作用下峰值黏结应力、残余黏结应力变化特征,分析了锚固端黏结应力分布机理。研究结果表明：重复荷载作用后黏结强度并不受重复次数影响;重复荷载作用下,自由端、加载端峰值滑移量和残余滑移量发展均符合疲劳破坏的三阶段特征;当滑移量累积到静载作用下破坏时的峰值滑移量时,发生黏结疲劳破坏;随着重复次数的增加,黏结应力沿锚固长度的分布出现明显的双峰现象,最大黏结应力位于距离加载端和自由端约1/4锚固长度位置处。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据。     

HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结性能及影响因素分析

设计了28组拉拔试件,研究了不同钢纤维体积掺量、再生骨料取代率、钢筋直径和锚固长度对HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明,随着再生骨料取代率的增加,试件的黏结强度下降;与再生骨料取代率为0相比,当再生骨料取代率为100%时,试件的黏结强度下降幅度最大;随着钢纤维掺量的增加,试件的黏结强度整体呈上升趋势,极限荷载下钢筋自由端的滑移值也相应增加;钢筋直径增大时,其黏结强度有所降低;有效锚固长度增大时,黏结强度出现了不同程度的下降,且有效锚固长度为5d时的极限黏结强度最大。     

钢筋埋长对超高性能混凝土与钢筋黏结性能的影响

通过对15个中心试件进行拉拔试验,研究在不同钢筋锚固长度下超高性能混凝土与钢筋黏结性能之间的差异,包括极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应的自由端滑移量与荷载-滑移曲线等。研究结果表明:(1)对于超高性能混凝土,随着钢筋锚固长度的增加,其极限拉拔荷载与自由端初始滑移荷载增加,极限黏结应力与峰值荷载对应滑移量减小,但当达到一定锚固长度后,自由端不再产生滑移量,直接发生钢筋被拉断的情况;(2)在钢筋直径为16 mm的情况下,当钢筋埋长达到一定程度后,已经无法发挥超高性能混凝土的优异性能,此时钢筋的锚固长度不再是影响黏结性能的主要因素;(3)建议用于测定超高性能混凝土与高强钢筋黏结强度的中心拉拔试件的合理锚固长度取4d。     

新型负泊松比高强钢筋与混凝土黏结性能的研究

针对我国自主研发的新型负泊松比高强高延性抗腐蚀性钢筋(NPR),采用中心拔出试验对NPR钢筋与混凝土间的黏结性能进行研究,观察试件的破坏形态,并分析钢筋类型(NPR钢筋、普通钢筋)、钢筋直径(8,18 mm)及黏结长度(5倍、7倍钢筋直径)对黏结强度及黏结滑移曲线的影响规律。试验结果表明：钢筋类型对破坏形态无明显影响,但对黏结滑移曲线的影响明显;其他条件相同时,NPR钢筋的黏结强度低于普通钢筋的黏结强度,且钢筋直径和黏结长度对两类钢筋与混凝土的黏结强度影响规律类似。     

反复荷载下低强度混凝土与光圆钢筋局部黏结性能的试验研究

通过反复拉拔试验研究了不同加载阶段下光圆钢筋在低强度混凝土中黏结应力沿黏结长度的分布。根据试验中得到的光圆钢筋在低强度混凝土中的局部应力-应变关系及荷载-滑移关系推算出了沿黏结长度拉应力、黏结应力的分布曲线及局部黏结应力-相对滑移关系,并在试验研究基础上,推导了各加载阶段光圆钢筋与低强度混凝土间黏结应力分布的变化机理。试验中采用了3个黏结长度分别为10D、15D、20D(D为钢筋直径)的中心拔出试件。研究结果表明:早期加载阶段,黏结应力起始于加载端,随着荷载增大黏结应力的峰值点由加载端逐渐向自由端移动,并且钢筋表面分布的黏结应力从加载端开始,从由胶结力提供迅速转变为界面摩擦力提供;随着自由端的钢筋滑移量被记录后,分布在钢筋表面的胶结力全部消失;进入卸载阶段至荷载降为0时,由于钢筋黏结段区域存在的残留拉应力,观察到分布的残留黏结应力呈现为反对称形;随后,即使进入反复加载阶段,黏结应力的分布特征基本保持不变。另外,所有试件各测点对应的局部黏结应力-相对滑移曲线与平均黏结应力-滑移曲线的滞回特性基本一致。     

胶合木植筋黏结锚固性能试验研究

对25个胶合木植筋（带肋钢筋）试件进行对拉试验,研究植筋长细比(λ=la/d)及胶层厚度对胶合木植筋的连接承载力及界面黏结性能的影响,并对试件的破坏形态和破坏机理进行分析。为获得胶层界面黏结应力的分布,设计钢筋内贴片试件进行试验。结果表明,试件的破坏形态主要有钢筋拔出、木材环向剪切、木材劈裂、钢筋屈服;植筋连接的拉拔承载力随锚固长度及胶层厚度的增加而增大,当植筋长细比λ达到12.5时,试件发生钢筋屈服破坏,属延性破坏模式;锚固长度与胶层厚度对植筋 木材的黏结性能影响显著,不同锚固长度和胶层厚度的试件,其胶层界面黏结应力分布符合Volkersen(1938)理论,总体上沿锚固长度方向呈两端附近大而中部小趋势;在胶层厚度2~6mm范围内,随着胶层厚度的增加,钢筋-胶层界面与木材-胶层界面平均黏结应力呈不同的变化规律,前者随胶层厚度的增加而增大,而后者随胶层厚度的增加而减小,且胶层厚度的适当增加有利于加载端部的黏结应力峰值的降低。     

CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土黏结性能研究

通过对4组共36个CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土拔出试件进行中心拔出试验,研究锚固长度、有无横筋锚固、试件在模具中选取的位置等因素对CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土试件的黏结性能的影响,并与1组9个HPB300钢筋蒸压加气混凝土试件的黏结强度进行对比。试验结果表明:随着锚固长度从160 mm增加到300 mm,极限荷载提高了约88%;有横筋锚固试件比无横筋锚固试件的极限黏结强度提高了约49%;CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土的极限黏结强度比HPB300钢筋提高了约62%。为CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土在实际应用中提供了理论依据。     

早期受冻混凝土服役期黏结性能研究

为准确评估混凝土早期受冻对其与钢筋间服役期黏结性能的影响,考虑受冻环境(起冻时刻、受冻温度、受冻时长)、混凝土强度、钢筋直径等因素,采用中心拉拔试验方法研究早期受冻混凝土试件的服役期黏结性能,给出了试件的典型破坏形态及钢筋与混凝土间黏结强度、黏结应力-滑移关系曲线。研究结果表明：早期受冻拉拔试件服役期黏结破坏形态为钢筋拔出破坏或混凝土劈裂破坏;起冻时刻造成的黏结强度损失程度从大到小依次为2h、0.5h、8h、1d、3d;受冻温度为-5℃和-9℃的试件黏结强度损失接近,受冻温度为-1℃的试件黏结强度损失较小;受冻时长越长,早期受冻造成的黏结强度损失越大,自由端出现滑移时的黏结应力越小;混凝土强度等级越高,早期受冻造成的黏结强度损失程度越小,自由端出现滑移时的黏结应力越大,不同起冻时刻的曲线越靠近;钢筋直径越小,早期受冻造成的黏结强度损失程度越大,黏结应力-滑移曲线降低越明显。     

地聚物混凝土与钢筋黏结性能研究

对24个钢筋-地聚物混凝土黏结试件进行中心拉拔试验,分析钢筋与地聚物混凝土的黏结 破坏机理,考察地聚物混凝土抗压和劈裂抗拉强度、钢筋类型、钢筋直径、混凝土保护层厚度 及钢筋黏结长度等因素对钢筋-地聚物混凝土黏结性能的影响,并与钢筋-普通水泥混凝土之间 的黏结性能进行比较。实验结果表明,当钢筋的黏结长度为5d时,相对保护层厚度c/d =3.67为 变形钢筋-地聚物混凝土中心拉拔试件破坏模式由拔出破坏向劈裂破坏转变的临界点;对于d=14 mm的钢筋-地聚物混凝土中心拉拔试件,9d的钢筋黏结长度可使钢筋屈服先于钢筋拔出或混凝土 劈裂发生。基于实验结果,还建立了变形钢筋-地聚物混凝土的黏结-滑移本构模型,采用该模 型计算得到的不同直径的变形钢筋-地聚物混凝土的黏结-滑移曲线与实测曲线接近。     

AFRP筋混凝土粘结强度和锚固长度的试验研究

通过对27个拉拔试件和16个梁式试件的试验,探讨AFRP筋与混凝土的粘结滑移关系、粘结强度,并且综合分析其他文献的结果,提出简化的局部粘结滑移本构关系和拔出破坏模式下锚固长度的计算公式。     

钢筋-中高强度再生混凝土黏结滑移性能梁式试验研究

为研究钢筋与再生混凝土黏结滑移性能,进行了13个梁式试件的钢筋-中高强度再生混凝土黏结性能试验。研究了钢筋外形、锚固长度、混凝土强度、再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明：再生粗骨料混凝土取代率为33%~66%、细骨料为天然砂时,钢筋-再生混凝土黏结强度与普通混凝土接近;再生粗骨料取代率100%、再生细骨料取代率50%以上时,钢筋-再生混凝土黏结性能明显退化;与普通混凝土相比,再生粗骨料混凝土的相对混凝土强度黏结效率系数有所提高;变形钢筋与再生混凝土的黏结强度明显好于光圆钢筋;钢筋与再生混凝土的黏结强度随钢筋相对锚固长度增大而减小;拟合所得的黏结-滑移本构模型,其计算值与试验值吻合良好。     

钢筋-地聚物混凝土黏结性能梁式试验研究

通过10根钢筋-地聚物混凝土梁式试件的拉拔试验,研究了箍筋间距、拉拔钢筋黏结长度对钢筋-地聚物混凝土黏结性能的影响。结果表明：当箍筋间距从150mm减小至100mm时,钢筋-地聚物混凝土之间的黏结强度增加较少,但是试件的延性明显提高;随着黏结长度增加,试件由黏结破坏变为受弯破坏;对于直径d=18mm的拉拔钢筋(变形钢筋),7d的黏结长度可使其在钢筋-地聚物混凝土界面黏结破坏前屈服。将试验结果与已有文献中的钢筋-普通水泥混凝土梁式拉拔试件以及钢筋-地聚物混凝土中心拉拔试件的试验结果进行比较后发现,所制备的地聚物混凝土与钢筋之间的黏结强度不低于相近试验条件下普通水泥混凝土与钢筋之间的黏结强度;采用梁式拉拔试验测得的钢筋与地聚物混凝土之间的黏结强度高于相同试验参数下采用中心拉拔试验获得的黏结强度。     

锈蚀钢筋与再生混凝土间粘结性能试验研究

通过电化学加速锈蚀方法,获得了7组不同钢筋锈蚀率（0~7.62%）的C30再生混凝土拔出试件。采用RILEM TC9-RC标准,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋之间的荷载-滑移曲线。分析了钢筋锈蚀率对再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的影响。结果表明：在钢筋锈蚀率较小时,再生混凝土粘结试件发生拔出破坏;当钢筋锈蚀率超过1.4%时,粘结破坏形式转变为再生混凝土劈裂破坏;再生混凝土与钢筋之间的粘结强度退化与普通混凝土的粘结性能退化规律有相似之处,均有一个先上升后快速下降的过程;根据试验结果,建立了再生混凝土与锈蚀钢筋间粘结-滑移本构方程。图10表5参5     

600 MPa高强钢筋与混凝土的粘结锚固性能试验研究

为研究600MPa高强钢筋与混凝土粘结锚固性能,设计了72个棱柱体试件进行拉拔试验,对600MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布进行分析,通过建立基本粘结滑移关系及位置函数,确定600MPa高强钢筋在混凝土结构中的粘结滑移本构关系。采用一次二阶矩法进行可靠度分析,提出锚固长度设计建议。研究表明:600 MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布与普通钢筋类似且粘结锚固性能良好,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)基本锚固长度计算公式依然适用于600 MPa高强钢筋。     

聚氨酯高聚物与钢筋粘结强度试验研究

采用中心拉拔的试验方法,研究了高聚物材料与钢筋的粘结特性,分析了高聚物密度、锚固长度、钢筋直径对粘结强度的影响。结果显示:粘结失效的形式以钢筋被拔出为主,接触界面上高聚物材料发生剪切破坏;平均粘结强度随高聚物密度的增大而增大,随锚固长度的增加而减小;钢筋直径对平均粘结强度影响较小;粘结力沿锚杆轴向呈非均匀分布,最大粘结力位于荷载近端,远端粘结力大小趋近于零。     

型钢再生混凝土黏结滑移推出试验及黏结强度分析

为研究型钢与再生混凝土界面之间的黏结滑移性能,以再生粗骨料取代率、型钢与再生混凝土的黏结部位、型钢保护层厚度、横向配箍率、再生骨料母料强度和再生骨料粒径等为变化参数,设计了22个型钢再生混凝土试件,采用位移控制的加载方法进行推出试验。通过观察试件的受力破坏过程,分析型钢与再生混凝土界面黏结失效机理,获取其裂缝发展形态、应力分布情况、加载端和自由端滑移分布规律;分析不同参数对型钢再生混凝土黏结滑移性能的影响规律。研究结果表明：型钢不同黏结部位与混凝土的黏结应力不同,翼缘内侧黏结应力最高,翼缘外侧次之,腹板黏结应力最小;黏结应力沿型钢埋置长度方向呈指数分布;再生骨料的母料混凝土使用时间越长,用其生产的骨料配置的同条件的混凝土强度越低;再生混凝土骨料粒径越小,再生混凝土与型钢的极限黏结强度越小。